一种深孔机床轴-扭复合激振实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种深孔机床轴‑扭复合激振实验装置，包括轴向激振单元、扭转单元和振幅实时测量显示单元；轴向激振单元包括变频器、振动电机、参振机体和工件轴向固定组件；两个振动电机能同步振动，每个振动电机均连接一个变频器；每个振动电机的电机轴两端各设置两个角度能调节的偏重块；扭转单元包括单向扭转组件、周期往复扭转组件和工件扭转夹持组件。振幅实时测量显示单元用于对轴向激振单元的轴向振幅进行实时检测与显示。本发明专利技术能实现三种不同振动方式的切换，能提高深孔钻削效率和加工质量。在维持枪钻正常进给的条件下，将工件固定在激振台上随着激振台做轴向振动，此外，工件还可以做往复的扭转运动，满足试验平台的设计要求。

【技术实现步骤摘要】
一种深孔机床轴-扭复合激振实验装置
本专利技术涉及深孔加工领域，特别是一种深孔机床轴-扭复合激振实验装置。
技术介绍
随着工业技术发展，深孔加工已广泛应用于能源(石油采掘、煤炭、电力)、航空航天、冶金、汽车、化工等领域且所占比重日益突出。目前，在整个机械加工体系中孔加工大约占30%，其中40%以上的孔加工属于深孔加工的范畴，有22%是对于实心材料的加工，并且相关数据表明，钻头的产量约占刀具总产量的60％。二十世纪五十年代，振动钻削理念由隈部淳一郎教授率先提出。相较于普通钻削，振动钻削有着十足的优势：断屑可靠，排屑顺畅，切削力和切削温度降低，加工精度提高，刀具寿命延长。自振动钻削面世70年来，其优越的切削性能和广阔的发展空间激发着国内外学者前赴后继地展开研究。目前，振动钻削在常规领域已经卓有成效，并且衍生出了不少形式的激振仪器，但这些激振仪器对于深孔加工领域而言，存在以下方面的一些问题：1.大多是是超声激振仪器，这类激振器体积大、造价昂贵，实验形式单一，不适合实验研究使用。2.大多为低频激振器，精度不够，难以维持稳定的振幅，深孔加工质量大打折扣。3.现有激振装置多以轴向振动为主，激振形式单一。另外，现有的振动装置多是通过激振钻体来实现预期运动，此类装置对于钻柄的结构有着诸多限制。4.深孔加工的出现极大地提高了加工孔的质量、丰富了加工孔的形式。但是在加工钛合金这类材料时，深孔加工的质量和效率不可避免地受到了影响。传统切削加工方法很难再将深孔加工质量提升上一个台阶，同时，我国机械制造产业的不断发展，也对深孔加工精度和表面质量提出了更为严苛的要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种深孔机床轴-扭复合激振实验装置，该深孔机床轴-扭复合激振实验装置能实现三种不同振动方式的切换，能提高深孔钻削效率和加工质量。在维持枪钻正常进给的条件下，将工件固定在激振台上随着激振台做轴向振动，此外，工件还可以做往复的扭转运动，满足试验平台的设计要求。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种深孔机床轴-扭复合激振实验装置，包括轴向激振单元、扭转单元和振幅实时测量显示单元。轴向激振单元，用于使待深孔加工的工件进行轴向振动；轴向激振单元包括变频器、振动电机、参振机体和工件轴向固定组件；振动电机的数量为两个，对称设置在参振机体的两侧，两个振动电机的质心与参振机体的质心相重合；参振机体底部与安装基座水平滑动连接，安装基座固定在加工机床上。两个振动电机能同步振动，每个振动电机均连接一个变频器；每个振动电机的电机轴两端各设置两个角度能调节的偏重块。工件轴向固定组件与参振机体可拆卸连接，用于将待深孔加工的工件进行位置固定。扭转单元用于使待深孔加工的工件进行单向或周期往复扭转，当工件轴向固定组件与参振机体拆除后，扭转单元能与参振机体可拆卸连接。扭转单元包括单向扭转组件、周期往复扭转组件和工件扭转夹持组件。工件扭转夹持组件包括同轴设置的圆锥滚子轴承支座和三爪卡盘；圆锥滚子轴承支座与参振机体可拆卸连接，圆锥滚子轴承支座中安装有圆锥滚子推力轴承，待深孔加工的工件的加工端与三爪卡盘固定连接，待深孔加工的工件的中部安装在圆锥滚子推力轴承内。单向扭转组件包括伺服电机一和减速机一，减速机一的入力轴与伺服电机一的电机输出轴相连接，减速机一的输出轴与待深孔加工的工件的传动端可拆卸连接。周期往复扭转组件包括两个伺服电机、两个减速机、两根驱动轴和连杆机构；两个伺服电机同轴且相向设置，每个伺服电机的电机输出轴均与减速机的入力轴相连接，减速机的输出轴均通过联轴器连接一根驱动轴；连杆机构包括两个短曲柄、两根长曲柄和伸缩连杆。两个短曲柄的一端分别与对应的驱动轴相连接，两个短曲柄的另一端分别与伸缩连杆的顶端相铰接；两个长曲柄的一端分别与伸缩连杆的底端相铰接，两个长曲柄的另一端分别与待深孔加工的工件的传动端可拆卸连接。振幅实时测量显示单元用于对轴向激振单元的轴向振幅进行实时检测与显示。伸缩连杆包括螺纹套筒、上螺纹杆和下螺纹杆；螺纹套筒顶部内腔和底部内腔中的螺纹方向相反，上螺纹杆的顶端与两个短曲柄相铰接，上螺纹杆的底部与螺纹套筒的顶部内腔螺纹配合；下螺纹杆的顶端与螺纹套筒的底部内腔螺纹配合，下螺纹杆的底端与两个长曲柄相铰接。振幅实时测量显示单元包括压电加速度计和显示元件。压电加速度计设置在参振机体上。还包括机体减震单元，机体减震单元包括弹簧阻尼器，弹簧阻尼器设置在参振机体与安装基座之间。机体减震单元还包括减震弹簧，伺服电机及伺服电机一均通过伺服电机支架与参振机体相连接，减震弹簧设置在伺服电机支架与参振机体之间。机体减震单元还包括限位装置，限位装置设置在安装基座的两端，用于对参振机体的轴向滑动位移进行限位。工件轴向固定组件包括V型架和可拆卸设置在V型架顶部的夹紧压板。振动电机的振动频率能在20~50Hz内连续调节，振动电机的振幅在5~20微米之间调节，振动电机的激振力在1500至2000N之间内调节。本专利技术具有如下有益效果：第一、本专利技术仅针对深孔枪钻钻削。在实际加工中，由于枪钻长径比较大，钻杆刚度较低，在深孔枪钻钻削系统中，枪钻自身受弹性因素及过程阻尼影响，钻杆振幅衰减严重，不能有效实现预期目标，故本次设计选择激振工件实现来振动钻削可有效降低振幅衰减幅度。第二、工件安装基座中安置了一对圆锥滚子推力轴承，并用一对法兰在其两端进行螺钉锁紧，将工件与参振机体固接为一个整体。既将轴向力传递给了参振机体，又有效消除了轴向游隙对加工带来的不利影响。第三、采用伺服电机和减速机搭配作为动力输入，输入的扭矩更大，过程也更为稳定。调节转速和扭矩大小时也更为简单。第四、在振动切削领域很多激振仪器都是采用超声波高频振动以及机械式低频振动，存在体积大、价格昂贵、响应不够及时等主要问题。创新性地采用振动电机作为激振源，在达到设计要求的同时，兼具经济性的优势。第五、通过变频器调节电源频率进而调节电机转速和激振频率，调节两个偏重块的夹角大小以改变激振力及振幅。并辅以电路将两台振动电机联锁，使其在运转过程中完全同步，消除振动方向以外的振动分力的影响，使机体的振动轨迹呈直线型，满足深孔加工的要求。第六、使用伸缩连杆传递运动，螺纹套筒两端的螺纹是反向的，当将其顺时针方向旋转时，上螺纹杆和下螺纹杆将在螺纹的啮合作用下向远离螺纹套筒的方向移动，增大了曲柄间的距离，导致工件及三爪卡盘往复扭转运动的幅度减小。反之，将会减小曲柄间的距离，导致工件及三爪卡盘往复扭转的幅度增大。调节的操作较为简单。第七、结构完全对称，质心在中心竖直平面上，在安装振动电机时更容易估算机体的质心位置，尽可能地保证加工过程的平稳。第八、体现模块化思想，只需轴向振动时，可以撤去扭转单元，直接换上工件轴向固定组件，并辅以测力装置等。第九、既可以单向扭转，也可以实现周期往复扭转。第十、体积较小，结构简单，运行稳定，制造和维护的成本较低，功能多样，满足实验平台设计要求。附图说明图1显示了本专利技术一种深孔机床轴-扭复合激振实验装置的俯视图。图2显示了本专利技术一种深孔机床轴-扭复合激振实验装置的纵剖面图。图3显示了本专利技术中连杆机构的放大示意图。其中有：11.振动电机；111.固定偏重块；112.活动偏重块；12.参振机体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深孔机床轴‑扭复合激振实验装置，其特征在于：包括轴向激振单元、扭转单元和振幅实时测量显示单元；轴向激振单元，用于使待深孔加工的工件进行轴向振动；轴向激振单元包括变频器、振动电机、参振机体和工件轴向固定组件；振动电机的数量为两个，对称设置在参振机体的两侧，两个振动电机的质心与参振机体的质心相重合；参振机体底部与安装基座水平滑动连接，安装基座固定在加工机床上；两个振动电机能同步振动，每个振动电机均连接一个变频器；每个振动电机的电机轴两端各设置两个角度能调节的偏重块；工件轴向固定组件与参振机体可拆卸连接，用于将待深孔加工的工件进行位置固定；扭转单元用于使待深孔加工的工件进行单向或周期往复扭转，当工件轴向固定组件与参振机体拆除后，扭转单元能与参振机体可拆卸连接；扭转单元包括单向扭转组件、周期往复扭转组件和工件扭转夹持组件；工件扭转夹持组件包括同轴设置的圆锥滚子轴承支座和三爪卡盘；圆锥滚子轴承支座与参振机体可拆卸连接，圆锥滚子轴承支座中安装有圆锥滚子推力轴承，待深孔加工的工件的加工端与三爪卡盘固定连接，待深孔加工的工件的中部安装在圆锥滚子推力轴承内；单向扭转组件包括伺服电机一和减速机一，减速机一的入力轴与伺服电机一的电机输出轴相连接，减速机一的输出轴与待深孔加工的工件的传动端可拆卸连接；周期往复扭转组件包括两个伺服电机、两个减速机、两根驱动轴和连杆机构；两个伺服电机同轴且相向设置，每个伺服电机的电机输出轴均与减速机的入力轴相连接，减速机的输出轴均通过联轴器连接一根驱动轴；连杆机构包括两个短曲柄、两根长曲柄和伸缩连杆；两个短曲柄的一端分别与对应的驱动轴相连接，两个短曲柄的另一端分别与伸缩连杆的顶端相铰接；两个长曲柄的一端分别与伸缩连杆的底端相铰接，两个长曲柄的另一端分别与待深孔加工的工件的传动端可拆卸连接；振幅实时测量显示单元用于对轴向激振单元的轴向振幅进行实时检测与显示。...

【技术特征摘要】
1.一种深孔机床轴-扭复合激振实验装置，其特征在于：包括轴向激振单元、扭转单元和振幅实时测量显示单元；轴向激振单元，用于使待深孔加工的工件进行轴向振动；轴向激振单元包括变频器、振动电机、参振机体和工件轴向固定组件；振动电机的数量为两个，对称设置在参振机体的两侧，两个振动电机的质心与参振机体的质心相重合；参振机体底部与安装基座水平滑动连接，安装基座固定在加工机床上；两个振动电机能同步振动，每个振动电机均连接一个变频器；每个振动电机的电机轴两端各设置两个角度能调节的偏重块；工件轴向固定组件与参振机体可拆卸连接，用于将待深孔加工的工件进行位置固定；扭转单元用于使待深孔加工的工件进行单向或周期往复扭转，当工件轴向固定组件与参振机体拆除后，扭转单元能与参振机体可拆卸连接；扭转单元包括单向扭转组件、周期往复扭转组件和工件扭转夹持组件；工件扭转夹持组件包括同轴设置的圆锥滚子轴承支座和三爪卡盘；圆锥滚子轴承支座与参振机体可拆卸连接，圆锥滚子轴承支座中安装有圆锥滚子推力轴承，待深孔加工的工件的加工端与三爪卡盘固定连接，待深孔加工的工件的中部安装在圆锥滚子推力轴承内；单向扭转组件包括伺服电机一和减速机一，减速机一的入力轴与伺服电机一的电机输出轴相连接，减速机一的输出轴与待深孔加工的工件的传动端可拆卸连接；周期往复扭转组件包括两个伺服电机、两个减速机、两根驱动轴和连杆机构；两个伺服电机同轴且相向设置，每个伺服电机的电机输出轴均与减速机的入力轴相连接，减速机的输出轴均通过联轴器连接一根驱动轴；连杆机构包括两个短曲柄、两根长曲柄和伸缩连杆；两个短曲柄的一端分别与对应的驱动轴相连接，两个短曲柄的另一端分别与伸缩连杆的顶端相铰接；两个长曲柄的一端分别与伸缩连杆的底端相铰接，两个长曲柄的另一端分...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亮，薛虎，朱奔驰，刘鹏，石启鹏，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32